Prices versus quantities: Comparing economic efficiency of feed-in tariff and renewable portfolio standard in promoting renewable electricity generation

Gobong Choi, Sung Yoon Huh, 허은녕, Chul-Yong Lee (2018) · Energy Policy 113:239-248 · DOI ↗

한국 재생에너지 시장에서 발전차액지원제도 (FIT, 2002-2011) 와 신재생 의무할당제 (RPS, 2012-) 를 비용편익분석 의 B/C ratio·NPV 로 정부·생산자 두 관점, 9 개 에너지원 (PV·풍력·수력·조력·연료전지·바이오가스·바이오매스·LFG·폐기물) 별로 비교한다. 동일 국가에서 두 정책의 연속 운영이 가능했던 unique case 의 직접 비교. 결과는 단순 우열 부재 — 정부 관점에서는 PV 만 RPS 가 우월, 비-PV 는 FIT 가 우월. 생산자 관점은 정반대.

RQ: 한국 재생에너지 시장에서 FIT 와 RPS 의 경제적 효율성은 어떻게 다르며, 에너지원·이해관계자에 따라 어떻게 갈리는가?
방법론: 비용편익분석 (B/C ratio + 순현재가치), 정부 관점 (사회 할인율 5.5%) + 생산자 관점 (WACC 7.0%) 분리
데이터: 한국 FIT (2002-2011, 9 source) · RPS (2012-2016, 9 source) 운영 데이터, BNEF (2016), KEEI (2015), Korea Power Exchange, IPCC (2011); 1 MW 설비 가정
주요 발견: PV 정부 관점 — FIT B/C 0.228 ~ 0.475 (NPV -2.7 ~ -7.3 billion KRW/MW) vs RPS 0.557 ~ 0.613. PV 생산자 관점 — FIT 1.181 ~ 1.785 vs RPS 0.820 ~ 0.859. 비-PV (예: 바이오가스) 정부 — FIT 1.55 ~ 1.63 vs RPS 0.66 ~ 0.72 (악화). 생산자 — FIT 1.18 ~ 1.22 vs RPS 2.59 ~ 2.72 (개선). 연료전지 RPS NPV = -23 billion KRW/MW (정부 관점 최악).
시사점: “FIT vs RPS 일반론” 부정확. 에너지원 cost curve · 기술 성숙도 · 시장 위험 부담 분담이 정책 효율성을 결정. 한국 RPS 의 REC 의무 할당량 조정 + 가중치 재조정 (수력·바이오매스·LFG 하향, PV·조력 상향) 필요. 정책 mix 접근 권고.

요약

FIT (가격 기반, 차액 보전) vs RPS (수량 기반, 의무 할당) 는 재생에너지 정책의 양대 축이며 어느 쪽이 우월한지가 오래된 논쟁. 선행 연구 (Butler-Neuhoff 2008, Sovacool 2010, Haas et al. 2011a,b, Dong 2012, Kilinc-Ata 2016, Li et al. 2017) 는 대부분 FIT 의 effectiveness 우위를 주장한 반면, Schmalensee (2012), de Mello Santana (2016) 는 RPS 의 효율성 우위를 강조, Menanteau et al. (2003), Sun-Nie (2015), Ritzenhofen et al. (2016) 는 부분 trade-off 를 식별. 그러나 이들은 (i) 한 국가에서 두 정책 모두 운영된 사례를 직접 비교하지 못함, (ii) effectiveness (capacity) 와 efficiency (cost-benefit) 를 혼동, (iii) 에너지원별 차별성을 무시한 한계가 있다. 본 연구는 한국이 FIT (2002-2011) 와 RPS (2012-) 를 연속 운영한 unique case 라는 점을 활용해 직접 비교 수행.

방법론은 비용편익분석 의 B/C ratio 와 순현재가치 의 결합 — $BCR = \sum B_t/(1+i)^t / \sum C_t/(1+i)^t$ , $NPV = \sum (B_t - C_t)/(1+i)^t$ . 비용·편익 항목을 정부 관점 (cost = FIT 표준 가격 또는 SMP+REC 가치; benefit = LNG 복합 연료 비용 대체 + GHG 감축 + 공해 co-benefit) 과 생산자 관점 (cost = 설치 + 운영비; benefit = FIT 표준 가격 또는 SMP+REC 가치) 으로 분리. 정부 관점 사회 할인율 5.5% (KDI 공공 투자 기준), 생산자 7.0% (WACC). 9 개 에너지원 — PV·풍력·수력·조력·연료전지·바이오가스·바이오매스·LFG·폐기물, 각각 1 MW 가정. REC 가중치는 설치 유형 평균, REC 가격은 Korea Power Exchange 의 월별 onshore spot price 연평균. CO2 가격 10,506 KRW/tCO2, co-benefit $44/tCO2 (Nemet et al. 2010).

결과는 단순 양분된 결론을 거부한다. 정부 관점: PV 만 RPS 가 약간 개선 (FIT B/C 0.228 ~ 0.475 → RPS 0.557 ~ 0.613) — RPS 이후 PV REC 시장 oversupply 로 REC 가격 하락 → 정부 부담 감소. 비-PV 는 RPS 가 악화 — 분리 운영된 비-PV REC 시장에서 의무량 > 공급으로 REC 가격 급등 → 정부 부담 확대. 연료전지 RPS NPV = -23 billion KRW/MW 가 정부 관점 최악. 생산자 관점: 정확히 정반대 패턴 — PV 는 FIT 우월 (B/C 1.181 ~ 1.785 vs RPS 0.820 ~ 0.859), 비-PV 는 RPS 우월. 수력 RPS B/C 4.12 ~ 4.40, 바이오매스 RPS B/C 3.04 ~ 3.94 등 과도하게 높은 수익성을 시사. 한국 RPS 의 imbalance (의무량 > 공급) 가 가격 왜곡의 핵심. 이는 허은녕 의 2 기 후반 재생에너지 정책 평가 라인의 핵심 작업으로 후속 Dynamic Economic Analysis of Subsidies for New and Renewable Energy in South Korea 의 housing 부문 보조금 분석과 자매. 시사점은 (a) REC 가중치 재조정 (수력·바이오매스·LFG 하향, PV·조력 상향), (b) 의무 할당량의 적정 수준 산정, (c) 지역 주민 수용성 제고를 위한 benefit-sharing 시스템.

핵심 결과

관점	에너지원	FIT B/C	RPS B/C	우월
정부	PV	0.228 ~ 0.475	0.557 ~ 0.613	RPS
정부	풍력	1.43 ~ 1.61	0.66 ~ 0.72	FIT
정부	수력	1.61 ~ 1.66	0.64 ~ 0.68	FIT
정부	연료전지	0.86 ~ 0.92	0.41 ~ 0.46	FIT (둘 다 < 1)
정부	바이오가스	1.55 ~ 1.63	0.66 ~ 0.72	FIT
생산자	PV	1.18 ~ 1.79	0.82 ~ 0.86	FIT
생산자	풍력	0.91 ~ 0.97	2.05 ~ 2.16	RPS
생산자	수력	1.47 ~ 1.76	4.12 ~ 4.40	RPS (과도)
생산자	바이오매스	1.27 ~ 1.33	3.04 ~ 3.94	RPS (과도)

NPV/1 MW: PV FIT 정부 -2.68 ~ -7.26 billion KRW, 연료전지 RPS 정부 -19.85 ~ -23.95 billion KRW. PV FIT 생산자 +2.23 ~ +3.83 billion KRW. 분석 단위: 1 MW 설비, 9 에너지원, FIT 2002-2011, RPS 2012-2016.

방법론 노트

순현재가치 의 정부 관점:

NPV_{gov} = \sum_{t=0}^{T} \frac{B_t^{gov} - C_t^{gov}}{(1+i)^t}

$B_t^{gov}$ = LNG 복합 연료비 대체 + CO2 감축 가치 + 공해 co-benefit ( $44/tCO2).$ C_t^{gov}$ = FIT 표준 가격 (FIT) 또는 SMP + REC value (RPS). 연료비:

\text{Fuel cost (KRW/kWh)} = \frac{860 \cdot \text{Fuel price (KRW/kg)}}{(1 - \text{Aux ratio}) \cdot \text{Thermal eff.} \cdot \text{Heating value (kcal/kg)}}

REC value:

\text{REC value (KRW/kWh)} = \frac{\text{REC price (KRW/REC)} \cdot \text{REC weight (REC/MWh)}}{1{,}000 \text{ (kWh/MWh)}}

생산자 관점은 cost = 설치비 + 운영비, benefit = 정부 cost 의 transfer (FIT 표준 가격 또는 SMP+REC). 정부 사회 할인율 5.5% (KDI 표준), 생산자 7.0% (WACC). 분석 기간은 IPCC (2011) 의 source-specific 경제 수명 적용.

연구 계보

허은녕 의 2 기 후반 재생에너지 정책 평가 라인의 정책 비교 작업. Butler-Neuhoff (2008), Dong (2012), Sovacool (2010), Haas et al. (2011a,b), Kilinc-Ata (2016), Li et al. (2017) 의 FIT 우위 주장과 Schmalensee (2012), de Mello Santana (2016) 의 RPS 우위 주장이 양대 선행 입장. Menanteau-Finon-Lamy (2003), Sun-Nie (2015), Ritzenhofen-Birge-Spinler (2016) 의 trade-off 분석이 중간 입장. CBA 적용은 Bean-Blazquez-Nezamuddin (2017) 의 스페인 풍력 정책 비교, Barbose-Bird-Heeter-Flores-Espino-Wiser (2015) 의 미국 RPS 비용-편익, Rouhani-Niemeier-Gao-Bel (2016) 의 California RPS target 분석. 한국 사례 적용은 본 연구의 차별점 — 동일 국가에서 두 정책의 연속 운영이 자연스러운 비교 환경을 제공. Sung Yoon Huh 의 신재생 의무할당제 정책 연구 라인과 자매 (Huh-Lee-Shin 2015, Huh-Kwak-Lee-Shin 2014 등). Chul-Yong Lee 의 한국 재생에너지 forecasting 라인 (Lee-Huh 2017) 과 자매. 후속 Dynamic Economic Analysis of Subsidies for New and Renewable Energy in South Korea 가 housing 보급 부문으로 분석을 확장.

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